lrs信号通路与益生菌的免疫作用

lrs信号通路与益生菌的免疫作用

自然免疫反应是通过抗原呈递细胞（apc）确定吞咽病原体的分解，并通过赋予t细胞启动接收免疫响应。同时，它通过合成炎症因子和细胞因子引起炎症反应。在天然免疫的识别过程中,免疫细胞表面模式识别受体(patternrecognitionreceptors,PRRs)特异地识别病原微生物进化中保守的抗原分子,即病原相关分子模式(pathogen-associatedmolecularpatterns,PAMP),从而有效地监测病原微生物的入侵以及诱导机体免疫应答反应。Toll样受体(Toll-likereceptors,TLRs)是PRRs中重要的一种,它能识别抗原引发天然免疫,使免疫细胞释放细胞因子,从而介导获得性免疫,是连接天然免疫和获得性免疫的桥梁。1trs结构、类型、配置和信号跟踪路径1.1tlr1基因融合TLRs是识别病原体PAMP的一种Ⅰ型跨膜蛋白,由胞外区、跨膜区和胞内区组成。胞外区为含有亮氨酸重复的序列(LRR),参与识别各种病原体;跨膜区为富含半胱氨酸的区域;胞内区含有Toll样同源结构域和分子羧基端长短不同的短尾肽组成。Toll样同源结构域与白介素1受体(IL-1R)胞浆结构域有高度同源性。Medzhitov等鉴定并克隆了一种人的果蝇Toll同源体——TLR4。迄今为止,已经至少发现11种人的TLRs(TLR1~TLR11)和13种鼠的TLRs(TLR1~TLR13)。鼠体内TLR10没有功能,而TLR11有功能;人的TLR11基因由于存在终止密码子,因此不能翻译表达,所以没有功能。据报道,家禽中鸡的TLRs有10种,分别为chTLR1LA、chTLR1LB、chTLR2A、chTLR2B、chTLR3、chTLR4、chTLR5、chTLR7、chTLR15和chTLR21。其中chTLR1LA、chTLR1LB和chTLR15是禽类特有的。另外,研究还表明chTLR1、chTLR2、chTLR7存在基因倍增的现象。据于高水等报道TLR14和TLR15也相继在小鼠和鸡体内发现。1.2tlr3b与chtalr2a的相互作用TLRs通过识别病原体表面的PAMP来引发免疫反应。不同的TLRs识别不同的配体。其中,TLR1主要识别细菌的三酰基肽;TLR2主要识别细菌肽聚糖(PGN)和脂多糖(LPS);TLR3主要识别病毒双链RNA;TLR4主要识别LPS;TLR5主要识别细菌鞭毛蛋白;TLR7和TLR8可以识别单链RNA。对鸡的TLRs配体研究还不甚成熟,最近有一些研究报道表明,chTLR1与chTLR2之间存在相互作用;chTLR1LB与chTLR2A协同识别肽聚糖;chTLR1LB和chTLR2A的重组体可以识别细胞膜上的脂蛋白Mapl-2并活化巨噬细胞;chTLR2A和chTLR1LA重组体可以识别三酰脂蛋白Pam3。细胞中的chTLR2B与chTLR1LA重组体可以识别三酰多肽Pam3CSK4和二酰多肽FSL-1,产生应答并活化细胞的核转录因子κB(NF-κB);chTLR2B与CD14或淋巴细胞抗原96(MD2)结合后亦能够识别LPS;因此chTLR2具有TLR2和TLR4二者的功能,chTLR2受体单体都不能诱导NF-κB的活化;chTLR15与鼠伤寒沙门氏菌有关,并且与易感染鸡品系有关,未找到其配体。此外,chTLR21可以识别CpG岛以及未甲基化的寡聚核苷(ODN)。1.3国内信号转导途径TLRs一旦识别并结合PAMP就会导致下游信号事件和转录因子的协调激活,从而诱导抗微生物分子、化学趋化因子、细胞因子和共刺激分子的基因表达,从而激活天然免疫和获得性免疫。经研究表明,TLRs信号转导途径包括2种:一种是髓样分化因子88(MyD88)依赖途径,主要介导炎性细胞因子的产生;另一种是非MyD88依赖途径,介导调节树突状细胞(DC)的成熟以及其他免疫调节分子(如MHC、CD80等)的基因表达。研究还表明现有TLRs中除了TLR3不是通过MyD88依赖途径以外,其他受体均可通过MyD88途径进行信号转导[1,2,3,7,9,10,11,12,13]。以下是MyD88信号转导途径:当TLRs的胞外区域与配体结合后,其胞内区与MyD88分子结合,紧接着MyD88分子与IL-1R相关蛋白激酶(IRAK)结合,然后肿瘤坏死因子受体相关因子6(TRAF6)通过与IRAK-1结合而被激活,同时与泛素结合酶13(Ubc13)和泛素结合酶样蛋白1A(Uev1A)异二聚体形成复合物,催化K63泛素合成,K63泛素与联合转化生长因子激活的蛋白激酶1(TAK1)和TAK1结合蛋白复合物结合,直接激活TAK1;IκB激酶[IKK,包括催化亚基IKKα、IKKβ以及调节亚基IKKγ(NEMO)]被募集到达TAK1,从而使NF-κB从IκB与NF-κB复合物中释放,从胞质转移到胞核,启动炎症应答、细胞增殖或细胞分化。TAK1亦能磷酸化丝裂原活化蛋白激酶激酶(MKK)家族,从而活化c-Jun氨基末端激酶(JNK)/活化蛋白1(AP-1)途径。同时,在浆细胞样树突状细胞(pDC)、TLR7、TLR8、TLR9活化后还存在一条pDC特异性通路,这条通路是MyD88依赖的,涉及干扰素调节因子7(IRF-7)的活化和核转位。MyD88的非依赖途径:此途径主要是指TLR受体不通过MyD88分子而产生免疫反应。这条途径仅仅被TLR3、TLR4[含干扰素β的TIR结构域(TRIF)]及TLR5利用。TRIF活化已结合IKKi的TBK1,调节干扰素调节因子3(IRF-3)的活化和核转位,最终使干扰素β基因表达;经由MyD88非依赖途径的TLR4信号要求一个桥梁接头分子TRAM,经由TRIF活化受体交互作用蛋白(RIP1)或TRAF6导致NF-κB活化;而TLR5则直接募集TRIF,经TRAF6活化NF-κB接头分子。2益生菌对鸡的影响益生菌是指可以直接饲喂动物,并对宿主消化道内微生物平衡起有益作用的活的微生物。能够增强动物对肠道内有害微生物群落的抑制作用,或者通过增强非特异性免疫功能来预防疾病,从而间接起到促进动物生长和提高饲料转化率的作用。近年来的研究表明,益生菌可以调节宿主肠道内菌群平衡;刺激机体特异性或非特异性免疫机制,提高机体抗病能力和免疫力等作用。益生菌对机体的免疫作用主要体现在以下几个方面:1)益生菌可以促进免疫器官的发育。李亚杰研究表明,乳酸杆菌、芽孢杆菌可以显著提高鸡脾脏、法氏囊和胸腺等的器官指数。马春全研究表明,雏鸡服用乳酸杆菌和乳酸链球菌复合菌制剂,其胸腺、脾脏指数于服用4~10d、法氏囊指数于服用7d明显高于相应对照雏鸡。2)益生菌可以增强机体非特异性免疫和特异性免疫。益生菌可以增加B细胞的数量并且能提高抗体免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋白A(IgA)、分泌型IgA(SIgA)的水平,抑制免疫球蛋白E(IgE)水平升高;同时益生菌提高白介素7(IL-7)、白介素2(IL-2)、白介素6(IL-6)等细胞因子的水平。钱程研究表明,青春双歧杆菌和嗜酸乳杆菌对血清溶菌酶的产生具有刺激作用,并且能提高巨噬细胞的功能。Haller等研究表明,乳酸杆菌能促进人外周血肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白介素12(IL-12)、白介素18(IL-18)等免疫细胞因子的生成。益生菌可以增加T细胞的数量并且促进T细胞的增殖;刘婷婷等研究表明,丁酸梭菌可以提高溶菌酶活性及补体3(C3)水平。3)益生菌可以作为免疫佐剂。邵悦和李琰研究表明,益生菌能增强免疫器官对鸡新城疫(ND)疫苗的细胞和体液免疫应答,分泌细胞因子和大量特异性抗体,增强ND疫苗的免疫效果。3益生菌对血清tlrs基因表达的影响研究显示,益生菌对免疫功能的影响与TLRs信号通路密切相关,TLRs一旦识别并结合PAMP就会导致下游信号事件和转录因子的协调激活,从而诱导抗微生物分子、化学趋化因子、细胞因子和共刺激分子的基因表达,从而引发天然免疫和获得性免疫。益生菌可以通过影响TLRs信号通路而调节免疫反应。益生菌可以降低患病机体内TLRs基因的表达,同时降低促炎性因子水平,提高抗炎性因子的水平,从而通过调节炎症反应,维持机体平衡与健康。Liu等研究表明,在试验性坏死小肠结肠炎中,乳酸菌可以下调IL-6、TNF-α、TLR4和NF-κBmRNA水平,显著提高前抗炎因子IL-10的水平。刘翔研究发现,双歧杆菌CMS005治疗幽门螺旋杆菌感染小鼠时显著降低了胃黏膜内TLR4、白介素1β(IL-1β)、TNF-α和IL-12基因的表达,并且TLR4基因表达量与IL-1β、TNF-α和IL-12基因表达量呈正相关。同时刘翔等研究表明,在幽门螺旋杆菌感染的小鼠中益生菌治疗组中TLR4、MyD88和IL-1β基因表达量均显著低于感染组,同时TLR4与MyD88基因表达量呈正相关。刘伟研究表明,双歧三联活菌可明显降低三硝基苯磺酸(TNBS)诱导的结肠炎大鼠结肠上模式识别受体TLR2、TLR4及p65NF-κB基因的表达;并且Peyer氏淋巴(PP)结免疫细胞产生的促炎症性细胞因子TNF-α、干扰素γ(IFN-γ)和IL-12水平降低,抗炎性细胞因子白介素10(IL-10)水平增加。王学红研究表明,益生菌CMS-H006菌株下调溃疡性结肠炎小鼠结肠黏膜TLR2,TLR4的基因过量表达,同时抑制IL-1β基因的表达,阻止白介素4(IL-4)基因表达量的下降。Weiss等研究显示,乳酸菌可以通过TLR受体机制诱导病毒免疫防御基因,乳酸菌可以诱导TLR3、IL-12、IL-10、IFN-β基因的表达,但在TLR2基因缺失的DC细胞中,IFN-β产生的量大量减少,该作者提出某些乳酸菌通过依赖IFN-β的TLR2途径,在DC细胞中引起病毒防御基因的表达。综上可以看出,益生菌可以通过调节促炎因子和抗炎因子平衡,下调TLRs基因的表达来调节机体免疫。益生菌可以通过正常机体内TLRs与细胞因子来增强免疫反应。Castillo等研究表明,益生菌可以提高健康小鼠体内TLR2、TLR4、TLR9基因的表达,同时可以提高TNF-α、IFN-γ和IL-10的水平。王艳丽等研究表明,干酪乳酸杆菌可以明显提高TLR2和甘露醇受体(CD206)阳性细胞数。邹明明研究表明,乳酸杆菌DM9811肽聚糖可以促进巨噬细胞表面表达TLR2、TLR4,同时可以促进免疫细胞的增殖分裂,增强某些细胞因子的表达,主要表现为上调IL-12和TNF-α基因的表达来对先天性免疫反应进行调节。张琳等研究表明,乳酸杆菌制剂可减轻应用抗生素大鼠体内TLRsmRNA转录受抑程度。Gao等研究发现,丁酸梭菌激活HT-29细胞中TLR2-My88不依赖信号转导途径,用RNA干扰MyD88分子,对NF-κB、白介素8(IL-8)、IL-6和TNF-α基因的表达无显著影响,但是敲除TLR2基因后NF-κB基因的表达量下降,丁酸梭菌可以提高TLR2mRNA水平,但是MyD88分子水平并未上调,说明丁酸梭菌通过TLR2基因诱导细胞反应。另外,益生菌及其相关物质可以通过影响免疫细胞来调节免疫反应,Gomez-Llorente等研究表明,益生菌可以调节自身免疫耐受反应,而DC细胞通过TLR受体来对微生物信号进行应答,同时TLR调节信号可以通过诱导CD80、CD83、CD8